винтовая клемма что это
Винтовые клеммники. Виды и типы. Работа и особенности
В местах соединения электрической цепи ток должен протекать через точку соприкосновения проводов с наименьшими потерями, причем не должно быть утечки тока из-за касания с другими токоведущими поверхностями. Если качество контакта в месте соединения недостаточное, либо контакт вообще отсутствует, то в электрической цепи появляются неисправности. А если контакт токоведущих частей возникает в ненужном месте, это может привести к аварии, которая чревата серьезными последствиями, вызванными травмами людей.
Поэтому специалистами разработаны специальные приспособления, обеспечивающие надежность электрического контакта соединяемых проводников, и безопасные для обслуживающих работников и находящегося вблизи оборудования. Одними из таких приспособлений являются винтовые клеммники.
Разновидности
По типу крепления проводов винтовые клеммники делятся на несколько видов.
Трубчатый
Фиксация токоведущей жилы производится торцом закручиваемого винта. Зачищенная жила находится в латунной трубке, расположенной под прямым углом к винту. Зажатая винтом жила придавливается к стенке трубки, чем достигается электрический контакт. Второй провод вставляется с другой стороны трубки, и фиксируется аналогичным образом.
Трубчатые клеммники широко применяется в частных домах для подключения электропроводки в распредкоробках. Диэлектрические части клемм выполнены из полиамида.
Винтовые клеммники стали популярными, так как они имеют простую конструкцию и невысокую стоимость, их можно приобрести не только в магазине электротехники, но и в любом хозяйственном магазине.
Недостатки трубчатых клеммников:
Ввиду таких недостатков клеммных колодок, целесообразно использовать трубчатые клеммники только для соединения проводов с цельными жилами. При этом не стоит прикладывать к винту чрезмерных усилий. Чтобы соединить таким зажимом многопроволочные жилы, необходимо применять специальные металлические наконечники.
Пластинчатые винтовые клеммники
Этот вид винтового зажима фиксирует провод через прижимную пластину или шайбу, на которую давит винт. В результате жила оказывается зажатой между плоскими поверхностями контактной перемычки и прижимной пластины. На противоположном конце расположено такое же винтовое соединение.
Такого недостатка, как у трубчатых клеммных зажимов, у пластинчатых клеммников нет. Они не повреждают токоведущую жилу. Этот контакт расположен на диэлектрическом материале, обычно это карболит или тугоплавкий пластик. При фиксации жил можно вставлять сразу два провода, так как зажим осуществляется сразу по двум сторонам винта, что видно на рисунке.
Обычно для надежности электромонтеры делают из жилы петлю, надевают ее на винт и затягивают. Нижняя пластина обычно изготавливается U-образной формы для ограничения смещения жилы. Однако не рекомендуется соединять такими клеммами многопроволочные жилы, так как они могут повредиться острыми гранями и насечками контактов. Чтобы винт из-за возможной вибрации не откручивался, используют пружинную шайбу.
Для предотвращения случайного касания человека токоведущих частей, эти клеммы защищены пластиковой прозрачной крышкой. Пластинчатый вид клеммников чаще используется в электрических щитах и другом электрооборудовании.
Винтовые зажимы для печатного монтажа
По типу фиксации винтовые клеммники для монтажных плат делятся на следующие виды:
Лепестковый
Винт давит на тонкую пластину (лепесток) и прижимает ее к жиле. Это наиболее бюджетное исполнение зажима.
Лифтовый
Винт прижимает рельефную пластину к проводу. Надежное соединение осуществляется за счет рельефа пластины, повышающего площадь контакта, в отличие от лепесткового вида. Лифтовый зажим не требует периодической подтяжки соединения и не позволяет проводу вырваться из зажима, ввиду большого усилия затяжки.
ТОР-зажим
Токоведущая жила закрепляется не винтом, а специальным рычагом, на который воздействует винт. Это дает возможность регулировать усилие фиксации, защищать провод от вибрации и вырывания, а также достижения герметичности контакта. Это дорогостоящий, но более совершенный вид винтового зажима.
В зависимости от формы корпуса винтовые клеммники для монтажных плат делятся:
Особенности зажимов для монтажных плат
Клеммные колодки винтового типа
Клеммные колодки – это электроустановочное изделие, предназначенное для соединения проводов и кабелей. Конструкция клеммных колодок представляет собой пару или, что встречается чаще, несколько пар металлических контактов со специальным крепежом для кабельно-проводниковых изделий, помещенных в диэлектрический корпус. Клеммные колодки позволяют быстро, удобно и безопасно соединять проводники из разных материалов, а также обеспечивают соединению защиту от воздействия внешних факторов, таких как, например, коррозия.
Клеммные колодки бывают трех видов:
Клеммные колодки винтового типа – один из наиболее популярных и распространенных видов соединителей кабелей и проводов. Используются для винтового (электрического и механического) соединения как медных, так и алюминиевых кабельно-проводниковых изделий. Защищают проводники от повреждений, обеспечивают надежное и безопасное соединение, исключают возможность замыкания на корпус электроустановки. Клеммные колодки винтового типа позволяют соединять провода сечением с 0,5 кв.мм по 35 кв.мм.
Конструкция винтовых клеммных колодок представляет собой 12 пар металлических контактов (гильз с винтовыми зажимами), помещенных корпус, изготовленный из материала, обладающего диэлектрическими свойствами. Контакт проводников внутри гильзы обеспечивается за счет давления болта.
В качестве материала контактной части винтовых клеммников используется латунь. Иногда латунные контактные части покрываются слоем никеля. Это позволяет улучшить токопроводящие свойства контактов.
В качестве материала корпуса используется, как правило, поливинилхлорид (ПВХ), негорючий полистирол, полиэтилен, полиамид или полипропилен. Кроме того, цвет корпуса может быть различным. Наиболее часто встречаются винтовые колодки в корпусе белого, а также черного цвета или в корпусе, изготовленном из прозрачного полиэтилена.
Полиэтиленовые корпусы изготавливаются из полиэтиленов низкой и высокой плотности с добавлением стабилизаторов и других веществ. При нормальной температуре окружающей среды полиэтилен неактивен по отношению к различным средам, а также не подвергается распаду в растворителях. При повешенной же температуре полиэтилен теряет свои свойства. Например, при окружающей температуре свыше +70 градусов он растворяется в хлороформе, ксилоле, толуоле, четыреххлористом углероде, а также может растрескиваться под воздействием некоторых органических сильнополярных жидкостей. Плюсом этого материала также можно считать и то, что при изготовлении он легко окрашивается в различные цвета;
Поливинилхлоридные корпусы изготавливаются из поливинилхлоридной смолы с добавлением пластификаторов, стабилизаторов и других химических элементов. Среди плюсов называют негорючесть, а также пластичность. Среди минусов называют невысокую химическую стойкость, а также нагреваемость. Однако сейчас при производстве поливинилхлорида производители зачастую добавляют и другие вещества способные улучшить его качества. Например, увеличить стойкость к нагреву, а также увеличить гибкость в условиях пониженной температуры. Поливинилхлоридные корпусы также выпускается различных цветов.
Благодаря специальной конструкции клеммных колодок винтового типа, соединяемые концы кабельно-проводниковых изделий не контактируют друг с другом напрямую. При помощи винтовых клеммных колодок можно соединить:
Среди преимуществ использования клеммных колодок именно винтового типа называют:
Однако у такого вида соединителей есть и недостатки. Среди них:
Использовать данный вид клеммных колодок с проводами и кабелями с алюминиевыми токопроводящими жилами нежелательно. Это связано со свойствами самого материала, из-за которых соединения, выполненные при помощи винтовых клеммников, быстрее ослабевают. Что в свою очередь требует частой подтяжки контактов.
Кроме того, трудности в соединения винтовыми клеммными колодками могут возникнуть и при соединении многожильных проводов. Для того чтобы соединение получилось надежным (все провода многожильного проводника были соединены и не выбивались из контакта), необходимо использовать специальные наконечники или прижимные пластины. Они также помогут уберечь токопроводящие жилы от пережимания или другого повреждения винтами при затягивании контакта.
Для того чтобы произвести монтаж клеммной колодки винтового типа необходимо определить, сколько пар контактов вам понадобиться и отрезать от клеммной колодки ненужные пары контактов. Отрезать их можно даже простым ножом. После этого зачистите изоляцию на соединяемых проводах так, чтобы внутрь металлической гильзы помещались очищенные токопроводящие жилы (как правило, это 5- 12 мм в зависимости от размера самого клеммника). При необходимости, если провода многожильные, на зачищенные концы надеваются наконечники или прижимные пластины. После этого можно вставлять подготовленные концы проводов в клеммную колодку и затягивать винты.
Создание качественных соединений и ответвлений проводов – это одна из задач первостепенной важности при монтаже. Некачественный контакт может стать причиной разрыва цепи, перегревания проводов и даже пожара.
Для того чтобы создать качественное соединение проводов при помощи клеммных колодок любого типа, необходимо:
Кроме того, вам может встретиться множество разновидностей клеммных колодок:
Винтовые клеммники на плату. Комплексный обзор
Винтовые клеммные блоки (клеммы) представляют собой миниатюрные металлические зажимы (контакты) в пластиковых огнеупорных и диэлектрических корпусах. Служат для подключения проводников к печатной плате. При этом используется винтовой зажим. Винтовые клеммники монтируются на печатную плату и служат для подключения внешних модулей к PCB. Внешними модулями при этом могут быть, например датчики и контроллеры.
Рассмотрим особенности винтовых клемм на примере продукции Wanjie Electronic.м особе
Рисунок 1 — схематичное изображение винтового клеммника
Основные технические параметры
Используемые материалы
Материал корпуса. Должен обладать диэлектрическими свойствами, быть устойчивым к растрескиванию, перепадам температур и динамическим нагрузкам. В качестве материала для корпуса используются разновидности пластика (полиамида): капрон (PA6), нейлон (PA66) — их модификации для применения в определенных средах. Например, PA66 UL-94V — обладает повышенной термостойкостью и способностью к затуханию в теч. 10 сек. на вертикально установленном образце.
Материал контактов. (штыревой части): В подавляющем большинстве случаев никелированная латунь Винты для фиксации проводника изготавливаются из оцинкованной латуни. Винты изготавливаются под плоскую или фигурную отвертку.
Электротехнические характеристики
Количество контактов определяет возможное количество проводников для подключения. Обычно используются клеммники с 2-24 контактами. При этом в модульных клеммах может быть от 2 до 3 контактов.
Шаг контактов определяет расстояние между контактами на клемме. Обычный диапазон: от 2.54 до 15мм.
Напряжение/сила тока определяют соответствующие параметры для различных моделей клемм.
Выдерживаемая температура определяет диапазон, в пределах которого гарантируется стабильная работа клеммника. Данный параметр зависит от материала корпуса и материала контактов.
Типы винтовых зажимов
Лепестковый зажим
При лепестковом соединении винт прижимает тонкую пластину в форме лепетска к проводнику, а усилие сжатия возникает благодаря затяжке винта, однако текучесть материала проводника может привести к ослаблению соединения. Это самый недорогой тип винтового зажима.
При лифтовом зажиме винт придавливает рельефную пластину вплотную к проводнику. за счет большей площади контакта (чем, при лепестковом зажиме) образуется надежное соединение. Лифтовой тип зажима подразумевает отсутствие необходимости в сервисном обслуживании и обеспечивает дополнительную защиту от вырывания.
При использовании TОР-зажима проводник фиксируется не самим винтом, а рычажком, на который, в свою очередь, давит винт. Это позвоялет регулировать силу прижима, обеспечивает защиту от вырывания и вибрации и полностью герметичный контакт. Это самый совершенный и дорогостоящий тип винтового зажима.
Разновидности винтовых клемм для печатного монтажа
В зависимости от особенностей пресс-формы винтовые клеммы можно разделить на 2 типа:
Модели этой группы имеют дополнительное небольшое пластмассовое наплавление вокруг отверстия для провода. Это сделано для увеличения расстояния между проводниками и снижения вероятности замыкания.
WJ116 — клеммник винтовой с рельефной обоймой
В данном случае — модифицирована зажимная клеть клемм. Она полностью охватывает провод и, при фиксации, зажимает его с 4 сторон, а не с 2, как в обычных клеммах. Это увеличивает надежность соединения и исключает возможность срыва проводника.
WJ166 — клеммник винтовой с защитой провода
Конструктивные особенности
Модульность. Современные винтовые клеммы для печатного монтажа имеют специальный пазы на корпусах, что позволяет скреплять их между собой и собирать таким образом клеммную линейку нужно длинны, высоты и с необходимым количеством контактов.
WJ350 — клеммник винтовой, модульный, с пазами для соед. в клеммную линейку
1) WJ330, угол 45о / 2) WJ129, угол 90о / 2) WJ105, угол 0о
WJE2K500 — клеммник двухъярусный, WJE3K500 — клеммник трехъярусный
Клеммник виинтовой, с крепежными фланцами
1) WJ300 — клеммник винтовой, прямой контакт / 2) WJ300R — угловой контакт
Способы монтажа клемм на печатную плату:
Пайка волной припоя — самый традиционный метод монтажа клемм и других ЭК на печатную плату. Компоненты устанавливаются в спецаильные гнезда на печатной плате, после чего конструкцию пропускают над волной припоя. Таким образом, обеспечивается надежное закрепление компонента на плате.
Пайка волной припоя
Суть технологии заключается в следующем: в контактные дорожки на печатной плате наносится паяльная паста, далее производится установка компонентов, после чего вся конструкция паявется в печи, либо на волновом монтаже.
позволяет интегрировать готовые компоненты, выполненные из высокотемпературных материалов, в процесс SMT-монтажа. В этом случае сквозные контакты вставляются в отверстия, заполненные паяльной пастой, для пайки методом оплавления припоя.
Сквозной монтаж (THR)
Примеры применения
Винтовые клеммники для печатного монтажа широко распространены в промышленности, в частности приборостроении, производстве систем охраны и безопасности, автоматизации промышленности, телефонном и коммутационном оборудовании, навигационном оборудовании, в средствах радиосвязи и многих других отраслях. Ниже приведены некоторые примеры установки клеммников:
1) Клеммники WJ350 на релейной плате 2) Клеммники WJ332J на штырьевой площадке в модуле системы пожарной сигнализации 3) Многоярусные клеммники WJE3K500 в искробезопасной мультиплексорной системе 4) Угловые клеммники WJ129R и WJ301R в модуле системы защиты от протечек
Сертификация изделий клеммного типа
Клеммная продукция, в т.ч. клеммники на печатную плату подлежат обязательной сертификации по международным и российским стандартам.
1) Измерительный цифорвой тест клемм 2) тестирование клемм на влагостойкость и соляной туман 3) температурный тест (Wanjie Electronic)
Производители клеммной продукции
Крупнейший производитель клеммников для соединения проводов, на Din рейку и интерфейсных модулей. Штаб-квартира расположена в Германии — городе Бломберг. Флагман и главный новатор в мире клеммной продукции. Линейка клемм на печатную плату является одной из основных, носит название COMBICON, насчитывает более 200 видов клемм.
Высокий ценовой сегмент.
Серия клемм на плату «COMBICON», Phoenix Contact
Weidmüller
Крупный производитель систем автоматизации и промышленных соединений. Компания выпускает широкий ассортимент промышленной продукции, клеммники на печатную плату (серия OMNIMATE Signal) не являются основной линейкой и насчитывает около 150 моделей, в основном винтовые.
Высокий ценовой сегмент.
Серия клемм на плату «OMNIMATE», Weidmuller
Wiealnd
История этой Немецкой компании насчитывает более 100 лет. WIELAND выпускает широкий ассортимент продукции для промышленной автоматизации, клеммы на печатную (серия WIECON) плату занимают 10% от общей номенклатуры. Основной упор сделан в сторону винтовых и разъемных терминальных блоков.
Высокий ценовой сегмент.
Серия клемм на плату «WIECON», Wieland
Средний ценовой сегмент.
Degson Electronic
Китайский производитель клеммных блоков на печатную плату, Din Рейку, для соединения проводов. Линейка почти полностью повторяет Dinkle Enteprise, но есть собственные разработки. Degson пришел на Российский рынок после Dinkle, но получил большее признание и популярность в промышленном сегменте.
Средний ценовой сегмент.
Молодой (дата основания — 1992 г.) узкоспециализированный производитель клеммников на печатную плату ( 96% всего ассортимента) На российский рынок компания вышла в 2012 году, предложив качественные аналоги Западных и уже Китайских клеммников на печатную плату по более низкой цене, таким образом начав 2 волну снижения цен на терминальные разъемы, в т.ч. винтовые клеммные блоки на печатную плату.
Низкий ценовой сегмент.
Винтовые клеммники на печатную плату, Wanjie Electronic
По материалам «Винтовые клеммники на плату. Комплексный обзор», Технологии в электронной промышленности №5, 08.08.2016
Скрутки, клеммники и WAGO
В свете недавнего обсуждения возникла потребность провести измерения и получить численный ответ на вопрос: что лучше? WAGO, винтовые клеммы или скрутки меди с алюминием?
Образцы
Под исследование попали:
Сечение 2,5 кв.мм выбрано, поскольку, исходя из надписей на корпусе WAGO, это единственное сечение поддерживаемое клеммой.
1,5 кв.мм — слишком тонкий — диаметр 1,4 мм. 4 кв.мм — слишком толстый — 2,3 мм. Такое ограничение дополнительно огорчает тем, что согласно таблице 1.3.4 ПУЭ, максимальный ток для двухжильного 2,5 кв.мм — 25 А, а клемма только на 20 А.
С алюминиевым проводом возникла проблема. Имеющаяся проволока сечением 6,1 кв.мм, не является эквивалентом меди 2,5 кв.мм по токовой нагрузке (таблицы 1.3.4 и 1.3.5 ПУЭ), что делает невозможным прямое сравнение. По этой причине результаты измерений не включены в итоговую таблицу. Но не страшно. В любом случае, целью опыта была проверка медных соединений, а алюминиевые скрутки добавлены в качестве шок-контента.
Клеммники ТВ используются двумя способами: сквозным — провода зажаты с разных сторон и совместным — оба провода под одной шайбой, но без непосредственного контакта.
Сопротивление
Проще всего охарактеризовать качество электрического соединения его переходным сопротивлением. Для определения оного была собрана следующая «установка»:
Здесь виден, недостающий на первом фото, «полиэтиленовый» клеммник.
Сопротивление соединения определяется путём пропускания тока 2,5 А и измерения падения напряжения. Для подключения вольтметра на расстоянии 5 см от входов проводов в клеммники сделаны надрезы в изоляции. Далее в соответствии с законом Ома R=U/2,5.
Для сравнения выполнено измерение сопротивления целого провода длиной 12 см (между точками подключения вольтметра).
Нагрев
Для проверки поведения соединений в практических условиях, было измерено превышение температуры над окружающей средой после трёхчасового пребывания под током 15,5 А. Измерение проводилось термопарой прижатой к жиле провода в точке входа в клеммник. Поскольку у WAGO изоляция провода вставляется в специальные углубления — измерение проводилось внутри корпуса. Скрутка, для правдоподобности, была обмотана синей изолентой — измерение температуры проводилось под изолентой.
«Полиэтиленовый» клеммник появился после разборки установки и в опыт тоже не попал.
Если внимательно посмотреть, то можно увидеть, что вся схема — одно короткое замыкание, включенное в розетку. Но низкое выходное напряжение (0,4 В) и паразитное сопротивление обмоток трансформаторов ограничивают ток до величин менее номинальных.
Практическая реализация схемы:
Обратите внимание на кучку горелых предохранителей.
Результаты
| R, мОм | T | |
| ТВ-25 прямое | 1,3 | +10º |
| ТВ-25 рядом | 1,0 | + 9º |
| ТВ-15 прямое | 1,3 | +11º |
| ТВ-15 рядом | 1,0 | +11º |
| WAGO 222 (серый) | 1,4 | +11º |
| WAGO 221 (прозрачный) | 1,4 | +12º |
| cкрутка | 1,1 | + 9º |
| «полиэтиленовый» | 1,2 | — |
| провод | 1,0 | +10º |
| пайка | 0,9 | — |
Разница температур находится на границе разрешения термометра (1º) и мало зависит от сопротивления контактов. Последнее свидетельствует о том, что нагреваются в основном провода, а не места контактов. Похоже, что крупногабаритные клеммники (и скрутки) охлаждают место контакта.
При токе 15 А, существенной разницы между способами соединения нет.
Все экземпляры помещены на хранение в цветочный горшок (без земли) на балконе, где бывает не только сыро, но и мокро, суточный перепад температур около 30º, а годовой — 70º. Если через год не забуду, то исследую вопрос ослабления контакта со временем.
Дополнение: Маркировка сечений WAGO
При ближайшем рассмотрении было обнаружено, что утверждение о поддержке только сечения 2,5 кв.мм не верно.
Дополнение: Маркировка токов WAGO
Указано два тока: 20 А по UL 1059 и 32 А по IEC 60664-1.
UL 1059 — стандарт на клеммники. Описана методика проверки на нагрев, позволяющая определить номинальный ток.
IEC (ГОСТ Р) 60664-1 — стандарт на изоляцию — не содержит указаний по определению номинального тока.
Дополнение: Пайка
Провода спаяны на протяжении 25 мм. Без скрутки. Без непосредственного медного контакта.
Сопротивление 0,9 мОм, что меньше чем у целого провода.